机械结构设计与工艺性分析

秦建明

摘 要：针对目前机械;零件结构工艺性设计過程中存在的问题，文章分析了进行结构工艺性设计的影响因素以及常见问题，并提出了特种加工对机械零件结构工艺性设计的应用效果，其目的是为相关建设者提供一些理论依据。

关键词：机械零件;结构工艺性设计;毛坯成型;特种加工技术

前言

随着我国市场经济发展进程的不断加快，人们对机械零件结构工艺性设计的需求越来越大。然而，在实际机械零件结构设计过程中，其易受结构材料、毛坯成型方法以及质量技术指标等因素的影响。为避免机械零件结构工艺性设计生产受上述影响因素的影响，相关建设人员应从已经出现的设计问题出发，从而找出相应的成型加工设计方法。这是控制实现我国机械工业化生产建设快速稳定发展的关键，相关建设人员应将其重视起来，

1、机械结构设计工艺性的主要影响因素

机械零件结构的工艺性设计应综合考虑多种因素，包括单个零件的工艺性分析，或针对加工工艺的工艺性研究。因此，要求进行零件材料的正确选择，成型方法的合理设计以及工艺路线的统筹安排等，这些过程是相互作用的，设计时，具体应考虑以下几方面因素：

1）所选结构材料，在选择机械零件结构加工材料的过程中，由于结构材料的性质量容易受化学性质和力学的影响，因此，相关设计人员在选择产品材料后，要根据其性能状态来确定相关的生产工艺流程。如果机械零件的基本结构与所选的结构材料不一致，结构工艺性设计人员就需要额外采取补救措施，来保证其作用质量不会受到影响。在此情况下，机械零件的生产成本就难以达到预期目的。

2）毛坯成型方法，相关研究表明，不同结构形状的毛坯所需的成型工艺设计不同。由此可见，毛坯的成型工艺设计是直接决定机械零件产品生产加工质量的关键因素。为此，毛坯成型工艺设计人员要根据工件设计的复杂性来确定结构的类型。这样一来，机械零件的结构状态就能与零件加工工艺路线的设计相一致，从而降低不稳定性因素对其作用质量带来的影响。

3）加工工艺过程，机器零件生产的加工工艺选择是根据零件工艺性要求而具体确定的，一般生产中，要求机器零件的结构与零件加工工艺路线相适应;

4）质量技术指标，机械零件产品的质量技术指标与实际的加工生产时间和费用是成正比的，这就意味着当产品的质量技术指标越高，其所需的生产时间和生产造价成本就越大。在目前的机械零部件的生产加工工艺过程中，一旦没有控制质量技术指标，就会导致生产成本和生产周期急剧扩大。为控制这一工艺性设计因素的影响，相关设计人员在进行机械零件产品生产过程中，首先要确定科学合理的质量技术指标，从而使产品既能满足结构工艺性的设计要求，还能满足用户的使用要求。对于机械零件生产厂家来说，其影响因素控制是实现经济效益目标的关键，相关建设人员应将其重视起来。

5）具体生产条件，机械零部件的结构工艺性会随着生产条件的变化而变化，即一定条件下，结构工艺性表现好的部件，会因条件变化而导致工艺性很差。因此，零件的结构设计工艺性应与具体的生产条件保持一致。

2、机械结构工艺性设计常见问题分析

随着机械结构设计的不断进步和发展，设计工艺性要求也越来越高，然而总是不可避免的存在以下一些常见问题：

1）轴承密封问题，滑动轴承通常有较大的空隙，极易出现磨损而导致轴心移动，不宜采用接触式密封方法;

2）较长机械零部件变形困难问题，机器零部件的长度随温度变化而迅速变化，因此设计较长的机械结构时，应给予其自由变形的空间，可以采用移动支座或者自由伸缩的管道结构解决此类问题;

3）螺纹载荷过重问题，螺杆结构设计时，应尽量减小螺纹载荷，可以采用扩大受力面积的结构方式来减小螺纹受力;

4）螺栓头部伸出问题，告诉旋转结构体，极易出现螺栓头与螺母伸出法兰面的现象，给安全生产造成威胁。结构设计时，宜用防护罩掩盖伸出部分;

5）同轴双半圆键设计问题，同轴母线上的半圆键靠侧面传力，常由于键槽深而严重削弱轴的强度的问题。故应在同一轴向母线上设计两个半圆键;

6）传动结构设计问题，带传动、链传动的结构设计紧边、松边位置相反。链传动采用紧边在上的结构，避免链与链轮缠绕，预防链条卡断问题。另外，虽然传动系统中的摩擦传动，能避免载荷过重时的滑动危险。但大型机械结构设计要求有足够高的安全系数，多不采用摩擦传动，避免引起安全事故;

7）活塞杆或阀杆的填料密封问题，多层填料密封的泵，不适合用螺纹旋转压盖压紧，这样会由于法兰面与填料的相互摩擦而损坏调料，同样也增加了扭紧力矩。故应采用一个法兰与若干螺钉配合来压紧填料的结构。

3、特种加工对机械制造结构工艺性的重要作用

3.1涵义及特点

特种加工就是在机械零部件或产品的被加工部位，施加声、化学等能量，以去除、塑形或镀覆材料的加工方法。此类加工方法可以对硬度大、韧性高的材料以及表面复杂、敢赌低的零件进行加工，有力地解决了传统机械加工难以实现复杂结构工艺性的难题，成为一项必需的加工技术。

特种加工的主要特点是非接触性，即工具与工件很少接触，采用物理溶解、剥离等加工机理可对复杂表面的零部件进行工艺性设计。另外，还有以下优点：

1）特种加工与零部件的机械性能无关，对各种非金属材料也可进行加工;

2）特种加工不依靠切削原理，无排屑问题存在，是传统机械加工的有力补充;

3）能量的控制和转换较容易，使得加工范围广、适应性强;

4）加工余量微细进行，提高加工精度;

5）不存在传统机械加工中的大面积热应变问题，使得表面粗糙度较低;

6）各类型能量组合使用，可形成新的复合加工，加工效果好。

3.2影响作用